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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des restlichen
Rippenanteils von entripptem Tabak.
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Entrippter Tabak besteht aus Blättern, die entrippt worden sind,
d. h., daß nicht nur der eigentliche Stiel, sondern auch die Mittelrippe der Blätter
entfernt worden ist. Der Ausdruck »Rippe«, wie er in dieser Beschreibung gebraucht
wird, umfaßt sowohl den Stiel als auch die Mittelrippe, während der Ausdruck »Blatt«
auch die kleinen Seitenrippen umfaßt. Es ist wichtig, den Entrippungsvorgang so
zu führen, daß die richtige Menge an Rippen entfernt wird, weil ein zu großer Rippenanteil
die Qualität des Endproduktes vermindert, während die Entfernung eines zu großen
Anteiles unwirtschaftlich ist.
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Bisher wurden hauptsächlich zwei Verfahren zur Bestimmung des Rippengehaltes
von entripptem Tabak benutzt, nämlich das Handentrippen und das Kugelmühlen-Verfahren.
Das Handentrippen ist ungenau und erfordert einen erheblichen Zeitaufwand, um eine
Bestimmung durchzuführen. Auch das Kugelmühlen-Verfahren benötigt eine übermäßig
lange Zeit, ist aber genau.
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Durch die deutsche Patentschrift 697 257 ist eine Anlage zum Zerkleinern
und pneumatischen Sichten von Tabakblättern bekanntgeworden, bei der die Tabakblätter
über ein laufendes Band kontinuierlich einer Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt
werden, nach Passieren der Zerkleinerungsvorrichtung durch einen Schacht hinabfallen,
am unteren Ende des Schachtes von einem zunächst schräg und dann steil nach oben
geleiteten Luftstrom erfaßt werden, der das leichte Blattmaterial durch ein senkrechtes
Rohr hindurchbläst, an dessen Ende es entnommen wird, wogegen das schwerere Rippenmaterial
aus dem unteren Ende des Rohres herausfällt. Diese Anlage ist dazu bestimmt, Tabak
im Herstellungsprozeß in großen Mengen zu zerkleinern. Eine derartige Anlage eignet
sich jedoch nicht dazu, den Restrippenanteil des Tabaks zu bestimmen. In dieser
Anlage werden lediglich die groben Rippen entfernt, und es ist nicht möglich, die
feineren Restrippenanteile festzustellen, die der Tabak nach dem Durchlaufen einer
derartigen Anlage aufweist. Zweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es gerade,
das Arbeiten derartiger Anlagen zu überwachen.
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Durch die deutsche Patentschrift 858 036 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen
Bestimmung des Feinheitsgrades eines staubförmigen oder körnigen Gutes bekanntgeworden,
das die zuvor übliche Siebanalyse ersetzen soll. Bei diesem Verfahren wird eine
gewogene Menge durch Luftstromsichtung in zwei Fraktionen zerlegt und wieder gewogen.
Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht zur Bestimmung des Restrippenanteils von
Tabak, weil bei diesem bekannten Verfahren von einem Gemenge ausgegangen wird, bei
den Tabakblättern jedoch die Blattanteile und die restlichen Rippenanteile noch
zusammenhängen und erst getrennt werden müssen. Gerade diese Trennung jedoch muß
mit besonderen Vorrichtungen erfolgen. Außerdem sind bei der Luftstromsichtung von
staubförmigen oder körnigen Substanzen andere Gesichtspunkte wesentlich als bei
der Sichtung von blatt- und stielförmigen Gütern.
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Bei blattförmigen Gütern kommt es nämlich vor allem darauf an, daß
verhindert wird, daß die Blätter sich zu mehreren aneinanderlegen, wodurch ihre
Falleigenschaften sich denen des Rippenmaterials
annähern und eine Fraktionierung
erschwert oder unmöglich gemacht wird.
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Durch einen Aufsatz in der Fachzeitschrift »Die Mühle«, 88, 1951,
S. 829, 830, ist eine Untersuchung über den pneumatischen Fördervorgang bekanntgeworden;
diese Untersuchung befaßt sich im einzelnen mit der Analyse von Korngrößen eines
Mahlgutes. Aus denselben Gründen, die für das durch die deutsche Patentschrift 858036
bekanntgewordene Verfahren aufgeführt wurden, ist auch eine Vorrichtung nach diesem
Aufsatz zum Ermitteln des Restrippengehaltes von entrippten Tabakblättern nicht
geeignet. Schließlich ist durch die Fachzeitschrift »Wasser, Luft und Betrieb«,
5, Nr. 12 (1961), S. 514 und 517, bekanntgeworden, daß die Analyse technischer Stäube
sehr schwierig und die Analysenergebnisse in höchstem Maße unsicher sind, was auf
den außerordentlich hohen Feinheitsgrad dieser Stäube und mögliche unterschiedliche
Agglomeration solcher Teilchen zurückzuführen ist. Die in diesem Aufsatz dargestellte
Meßanordnung eignet sich nicht für die Trennung von Tabakblättern von ihren restlichen
Rippenbestandteilen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
die es ermöglicht, den Entrippungsvorgang von Tabakblättern wirksam zu überwachen.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine verschließbare Mahlkammer,
in der ein Mahlwerk angeordnet ist, durch eine über der Mahlkammer angeordnete und
mit dieser durch eine enge Einschnürung verbundene Trennkammer, deren Querschnitt
von unten nach oben zunimmt, und durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines die
Mahlkammer und die Trennkammer von unten nach oben durchfließenden Luftstroms. Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß eine genaue Bestimmung
des Rippengehaltes in der kurzen Zeit von 5 Minuten oder weniger möglich ist.
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Dadurch ist es möglich, Änderungen beim Entrippungsvorgang einer Produktionsanlage
vorzunehmen und den Rippengehalt des entrippten Tabaks in der gewünschten Weise
zu steuern, ohne daß die Anlage zwischendurch stillgesetzt werden muß oder größere
Posten von Tabakblättern zu stark oder zu wenig entrippt von der Anlage ausgestoßen
werden. Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt dabei in der Weise,
daß eine Probe des von der Produktionsanlage entrippten Tabaks zuerst gewogen und
dann in die geschlossene Mahlkammer eingebracht wird. In der Mahlkammer findet während
einer vorbestimmten Zeitspanne ein Mahlvorgang statt, bei dem der Blattanteil von
den restlichen Rippen durch Abschlagen abgetrennt und gleichzeitig die Teilchengröße
der Blattanteile reduziert wird.
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Die Zeit für den Mahlvorgang kann dabei zwischen 15 Sekunden und 3
Minuten liegen, beträgt vorzugsweise etwa 1 Minute und 30 Sekunden. Die Dauer des
Mahlvorganges ist dabei so gewählt, daß die Teilchengröße der Blätter so weit vermindert
ist, daß das gemahlene Gut mit Hilfe eines Luftstromes gefördert werden kann. Nach
Beendigung des Mahlvorganges wird während einer vorgegebenen Zeitspanne ein Luftstrom
sowohl durch die Mahlkammer wie auch durch die Trennkammer geschickt. Die Zeitdauer
des Luftstromes liegt dabei zwischen 15 Sekunden und 3 Minuten, sie beträgt vorzugsweise
1 Minute und 15 Sekunden. Die Luft tritt am Boden der Mahlkammer ein und trägt die
kleinen Blatt-und
Rippenteilchen durch die enge Einschnürung in
die Trennkammer, in der der relativ leichtere Anteil von dem schwereren Anteil,
also dem Rippenanteil, getrennt wird. Der leichtere und vor allem eine größere Oberfläche
als der Rippenanteil aufweisende Blattanteil wird oben aus der Trennkammer herausgetragen
und durch eine entsprechende Leitung in einen geeigneten Sammelbehälter geführt.
Die schwereren und eine kleinere Oberfläche als die Blatteile aufweisenden Rippenteilchen
bleiben im unteren Bereich der Trennkammer oberhalb der Einschnürung, wo sie im
Luftstrom tanzen. Durch die Erweiterung oberhalb der Einschnürung entstehen Luftwirbel,
die zusammen mit den durcheinanderwirbelnden Rippenstückchen die Separierung der
Blattanteile, von den Rippenteilchen und voneinander unterstützen.
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Nach dem Abschalten des Luftstromes fallen die Rippenanteile wieder
in die Mahlkammer zurück, aus der sie entnommen werden. Ihr Anteil kann dann durch
Auswiegen bestimmt und mit dem Gewicht der Materialprobe verglichen werden, die
zu Beginn in die Mahlkammer eingebracht worden ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es also, eine schnelle
Bestimmung des Restrippenanteiles vorzunehmen. Durch Variation der Zeitdauer von
Mahlvorgang und Luftstrom ist es möglich, die Vorrichtung auf unterschiedlich stark
entrippte Tabakblätter oder ähnliche Produkte einzustellen. Die Vorrichtung eignet
sich zur Untersuchung von jedem verreibbaren Produkt, das ein ihm anhaftendes Nebenprodukt
aufweist, vorausgesetzt, es besteht ein merklicher Unterschied in den Schüttgewichten
des Endproduktes und des Nebenproduktes. Die Trennung der beiden unterschiedlichen
Bestandteile wird vor allem dadurch in vorteilhafter Weise ermöglicht, daß die Trennkammer
über eine Einschnürung mit der Mahlkammer verbunden ist und der Querschnitt der
Trennkammer von unten nach oben zunimmt.
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Der nach oben gerichtete Luftstrom nimmt das Gemisch des gemahlenen
Gutes nach oben mit. Beim Durchtritt durch die enge Einschnürung wird die Geschwindigkeit
erhöht und unmittelbar danach wieder vermindert, wenn sich das Gemisch weiter nach
oben durch die Trennkammer bewegt. Diese Abnahme der Geschwindigkeit begünstigt
die Abtrennung der leichteren Anteile, und es werden die Teilchen dieses leichteren
Anteiles durch den Ausgang am oberen Ende der Trennkammer abgeführt.
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Dagegen fallen die schwereren Teilchen, d. h. die Rippenteilchen,
in den unteren Abschnitt der Trennkammer zurück. Nach dem Abschalten des Luftstromes
fallen sie, wie bereits erwähnt, wieder in die Mahlkammer zurück, aus der sie entnommen
und gewogen werden können. Das Gewicht des Rippenanteiles, verglichen mit dem Gewicht
der ursprünglich eingegebenen Probe, ist ein Maß für den Prozentsatz des Rippenanteiles
in dem entrippten Tabak.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Antriebsmotor
des Mahlwerks und der Antriebsmotor der Einrichtung zur Erzeugung des Luftstromes
über Zeitschalter an eine Energieversorgungsleitung angeschlossen. Die Zeitschalter
sind dabei beliebig entsprechend den gewünschten Zeiten für die einzelnen Vorgänge
einstellbar.
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Der Lufteinlaß in die Mahlkammer kann beliebig gestaltet sein. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am Boden der Mahlkammer eine
perforierte Klappe als Lufteinlaß und zur Ent-
nahme des Rippenmaterials vorgesehen.
Die Perforation der Klappe ist dabei derart ausgebildet, daß zwar gegebenenfalls
Staub, nicht jedoch die Rippenanteile hindurchfallen können.
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Die enge Einschnürung und die Trennkammer können ununittelbar über
der Mahlkammer bzw. über dem Mahlwerk angeordnet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
dagegen sind die enge Einschnürung und die Trennkammer gegenüber der Mahlkammer
seitlich versetzt. Das hat vor allem den Vorteil, daß es nicht vorkommen kann, daß
das rotierende Mahlwerk einzelne schwere Rippenteilchen so stark beschleunigt, daß
sie unmittelbar bis an das Ende der Trennkammer getragen und durch den Luftstrom
zusammen mit den Blättern mitgefördert werden, wodurch das Ergebnis der Messung
verfälscht würde. Durch das Versetzen von Einschnürung und Trennkammer gegenüber
der Mahlkammer wird erreicht, daß keine Sichtlinie vom Mahlwerksrotor zum Trenukammeraustritt
vorhanden ist.
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Schutz begehrt wird nicht für einzelne Merkmale des Hauptanspruchs,
sondern lediglich für die Gesamtheit der in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.
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Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der
Zeichnung zur Erläuterung der Erfindung dargestellt.
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Die Vorrichtung weist eine Mahlkammer 1 auf, die in der dargestellten
Vorderansicht nierenförmig, Jedoch in der Seitenansicht länglich ausgebildet ist
und deren Ausdehnung in Längsrichtung groß genug ist, um eine Probe entrippten Tabaks
mit einem von der Tabakart abhängigen Gewicht zwischen etwa 170 und 510 Gramm aufzunehmen.
Die Menge der Tabakprobe sollte weder zu klein noch zu groß sein.
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Ist die Probe zu groß, wird sie in der zugelassenen Zeit nicht ordenlich
vermahlen, und es besteht die Gefahr, daß die Einschnürung während des Trennvorganges
verstopft wird. Die Probe wird durch eine Öffnung in der Seitenwand der Kammer eingebracht,
die durch eine schwenkbare und mit einem geeigneten Riegel versehene Tür 2 verschließbar
ist.
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Im unteren Abschnitt der Kammer 1 ist ein sich drehendes Mahlwerk
3 auf einer Welle 4 angeordnet, die von einem Elektromotor 5 angetrieben wird. Das
Mahlwerk 3 umfaßt eine Trommel 6, die auf der Welle 4 befestigt ist und mehrere
sich entlang der Trommel erstreckende, vorstehende Blätter 7 aufweist. Diese Blätter
können entweder auf der Trommel fest oder nachgiebig angebracht sein. Sie wirken
mit einer stationären Brechleiste 8 zusammen, die in einer geeigneten Stellung an
der Innenwand der Kammer 1 so befestigt ist, daß zwischen den Kanten der Blätter
7 und der Leiste 8 ein Abstand von etwa 6 mm besteht.
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Unterhalb des Mahlwerkes 3 ist eine Entnahmeklappe 9 für die relativ
schweren Teilchen vorgesehen. Diese Klappe ist an einer Seite durch ein Scharnier
befestigt und an der anderen Seite mit einem Riegel versehen, die beide nicht dargestellt
sind. Die Entnahmeklappe 9 ist auf ihrer ganzen Fläche mit Löchern versehen, die
einen Durchmesser von etwa 2 mm haben und deren Zweck später noch erläutert wird.
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Eine Trennkammer 10 ist oberhalb und vorzugsweise versetzt zur Mahlkammer
1 angeordnet. Die Wandungenll der Trennkammer stehen über eine
enge
Einschnürung 12 mit den Wandungen der Mahlkammer 1 in Verbindung. Der Querschnitt
der Mahlkammer 1 nimmt allmählich in Richtung auf die Einschnürung 12 ab, während
der Querschnitt der Trennkammer oberhalb der Einschnürung 12 zunächst sehr stark
und dann allmählich nach oben hin zunimmt.
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Am oberen Ende der TrennkammerlO befindet sich eine Haube 13, an
die eine zur Ansaugseite eines Ventilators 15 führende Leitung 14 angeschlossen
ist. An den Ausgang des Ventilators ist ein Sack 16 aus porösem Material angeschlossen,
der einen Sammelbehälter bildet. Der Ventilator 15 wird von einem Elektromotor 17
über ein variables Getriebe 17 a angetrieben.
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Die zum Betrieb der Motoren 5 und 17 benötigte elektrische Energie
wird von zwei Stromleitungen 18 über zwei Schaltkästen 19 und 20 zugeführt. Der
Schaltkasten 19 ist mit dem Motor 5 über Leitungen 21 und der Schaltkasten 20 mit
dem Motor 17 über Leitungen 22 verbunden. Jeder dieser Schaltkästen enthält geeignete
Zeitschalter, die so ausgelegt sind, daß sie die entsprechenden Motoren während
einer bestimmten Zeitspanne in Betrieb setzen. Beispielsweise wird der Motor 5 während
23/4 Minuten und der Motor 17 während 11/4 Minuten in Betrieb gesetzt, und zwar
derart, daß der Mahlmotor 5 zuerst anläuft und während des ganzen Vorganges in Betrieb
bleibt. Nach einer bestimmten Zeitspanne, bei dem erwähnten Beispiel also nach 11/2
Minuten, tritt der Motor 17 in Tätigkeit und setzt sie während 11/4 Minuten fort,
wonach beide Motoren abgeschaltet werden und die Probentrennung abgeschlossen ist.
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Ebenso wie die Mahlkammer 1 ist auch die Trennkammer 10 senkrecht
zur Zeichenebene langgestreckt und hat in dieser Richtung die gleichen Abmessungen
wie die Mahlkammer.
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Bei der Verwendung der Vorrichtung zur Bestimmung des Rippengehaltes
von Tabak wird eine Probe, deren Gewicht in dem obengenannten Bereich liegt, zuerst
gewogen und dann durch die Tür 2 in die Mahlkammer eingebracht. Dann wird vom Schaltkasten
19 aus der Motor 5 in Gang gesetzt. Durch die Tätigkeit des Mahlwerkes 3 wird das
Blattmaterial von dem Rippenmaterial abgeschlagen, und es wird die Größe der Teilchen
beider Materialien in einem bestimmten Maße reduziert, das von der Mahldauer und
der Art des Mahlwerkes abhängt. Während des Mahlvorganges fallen manche feine Teilchen
des leichteren Blattmaterials durch die Löcher von 2 mm Durchmesser in der Entnahmeklappe
9 heraus und werden von einem Staubschacht 23, der an der Entladeklappe 9 angebracht
ist, in einen nicht näher dargestellten geeigneten Sammelbehälter abgeführt.
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Am Ende des Mahlvorganges bleibt das Mahlwerk 3 in Umdrehung, um
die gemahlene Mischung umzuwälzen, und es wird der Motor 17 automatisch in Betrieb
gesetzt, so daß ein Luftstrom durch die Perforation der Klappe 9 angesaugt wird,
um die
Mischung des die Blatteilchen und die Rippenteilchen enthaltenden gemahlenen
Materials nach oben durch die enge Einschnürung 12 in die Trennkammer 10 zu tragen.
Wenn das Material die Einschnürung 12 erreicht, nimmt die Geschwindigkeit des Luftstromes
und der darin suspendierten Mischung wegen der zunehmenden Annäherung der Seitenwände
der Mahlkammer 1 zu. Wenn der Strom aus der Einschnürung 12 oben heraustritt, nimmt
seine Geschwindigkeit plötzlich ab, weil sich der obere Abschnitt der Einschnürung
12 und der untere Abschnitt der Trennkammer 10 plötzlich erweitern. Diese Verminderung
der Geschwindigkeit ermöglicht, daß eine Trennung der relativ schwereren Teilchen
des Rippenmaterials von den leichteren Teilchen des Blattmaterials stattfindet,
so daß das leichtere Material nach oben in den oberen Abschnitt der Trennkammer
und in die Leitung 14 mitgeführt wird. Dieses leichte Material gelangt nach Durchlaufen
der Leitungl4 durch den Ventilator 15 in den Sammelbehälter 16.
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Der Geschwindigkeitsabfall ist von dem Verhältnis B zu A abhängig,
wobei B die größte Querschnittsfläche der Trennkammer 10 und A die kleinste Querschnittsfläche
in der Einschnürung 12 bedeuten.
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Die Geschwindigkeit der Luft im Bereich muß ein Mindestmaß überschreiten,
um die gemahlenen Blätter und Rippen aus der Mahlkammer 1 in die TrennkammerlO anzuheben.
An der Stelle muß die Luftgeschwindigkeit so bemessen sein, daß die Luft die Blatteilchen
in die Sammelleitung 14 mitnimmt, aber die Rippenteilchen in der Kammer 10 beläßt
Das Verhältnis von B zu A wird auch noch von der Größe C beeinflußt, nämlich der
Länge der Trennkammer 10 zwischen den Stellen A und B.
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C muß eine Minimalhöhe überschreiten, um zu verhindern, daß Rippenteilchen
in die Abführleitung 14 infolge der Geschwindigkeit hineingeworfen werden, die ihnen
an der Stelle A erteilt wird. In dem Maße, wie C die Mindestgröße überschreitet,
kann das Verhältnis von B zu A abnehmen. Je mehr jedoch dieses Verhältnis sich dem
Wert 1 nähert, um so kritischer wird die Luftgeschwindigkeit.
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Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung wurden die folgenden Relativwerte
von C, B und A benutzt: C = 10,6, B = 4,8 und A = 1,0. Diese Werte können innerhalb
vernünftiger Grenzen abgeändert werden, und es wird trotzdem eine wirksame Trennung
erreicht.
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Nach Abschluß des Absaugvorganges fallen die schwereren Rippenteilchen
durch ihre eigene Schwere nach unten durch die Einschnürung 12 und die Mahlkammer
1 und sammeln sich auf der perforierten Oberfläche der Entnahmeklappe 9. Diese Klappe
wird dann geöffnet und das angesammelte Material entnommen und gewogen. Dem Gewicht
wird ein Korrekturfaktor, bei dem es sich um einen konstanten Wert handelt, hinzugefügt,
um die Resultate zu einer Standard-Methode in Beziehung zu setzen. Der Prozentsatz
des Rippenmaterials wird nach der folgenden Gleichung berechnet:
| Gewicht des entnommenen Rippenmaterials Gewicht der Probe |
| % Rippen = # + # # 100 |
| Gewicht der Probe Korrekturfaktor |
Es versteht sich, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Probe zu berücksichtigen ist.
Gewöhnlich liegt der Feuchtigkeitsgehalt von entripptem Tabak, wie er in der Entripperei
vorkommt, zwischen 10 und 120/0.
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Die Probe wird bei diesem Feuchtigkeitsgehalt gewogen. Bei Bedarf
kann jedoch die Vorrichtung auch
Tabak verarbeiten, der einen Feuchtigkeitsgehalt
zwischen 8 und 14 0/o aufweist, ohne daß eine Änderung in den Arbeitsbedingungen
erforderlich ist.
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Nach entsprechenden Änderungen der Arbeitsbedingungen kann durch die
Vorrichtung Tabak vom staubtrockenen Zustand bis zu einem höheren Feuchtigkeitsgehalt
verarbeitet werden, wie er üblicherweise bei der Verarbeitung auftritt.
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Nach der Leerung des Sammelbehälters 16, bei der das während der
Prüfung angesammelte Blattmaterial entfernt wird, ist die Vorrichtung für eine nächste
Prüfung bereit.
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Die Trennkammer 10 ist gegenüber der Mittellinie der Mahlkammer 1
versetzt, um jede Möglichkeit auszuschalten, daß der Rotor 3, der sich im Uhrzeigersinn
dreht, Rippenmaterial unmittelbar durch die Trennkammer in den Eingang der Leitung
14 schleudert. Die Einbuchtung in der in der Zeichnung linken Wand der Mahlkammer
1 dient ebenfalls dem Zweck, ein solches Herausschleudern von Rippenmaterial zu
verhindern.